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  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(01): 101-111.
    为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果,本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭,并通过不同剂量的添加(1%、2%、3%,分别记作BC-1、BC-2、BC-3)明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明:生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解,其中BC-2处理(79.50%)显著高于BC-3(62.50%)和BC-1(50.30%)处理。同时生物炭处理显著提高了土壤pH及有机质和腐殖质含量,在培养结束后,各处理的pH较CK(四环素污染土壤)分别提升了0.46、0.54、0.80,有机质分别提升了1.37、2.82、5.12 g·kg~(-1),腐殖质分别提升了4.48、6.55、5.21 g·kg~(-1)。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,其中BC-2处理提升效果最好,较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和157.10%。在生物炭处理中,具有降解作用的潜在降解菌Achromobacter(无色杆菌属)、Sphingomonas(鞘脂单胞菌属)、Stenotrophomonas(寡养单胞菌属)、Trichosporon(毛孢子菌属)、Shewanella(希瓦氏菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)和Klebsiella(克雷伯菌属)的丰度显著提升,其中BC-2处理对潜在降解菌丰度的促进效果最好。研究表明,生物炭可以通过改善土壤理化性质、提高酶活性、改变土壤微生物群落结构、促进潜在降解菌的相对丰度来加速土壤中四环素的去除。作为一种成本低、修复效果好的富碳材料,生物炭在四环素污染场地原位修复中具有巨大的应用潜力。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2622-2628.
    为盐碱土壤修复菌剂提供菌种资源,本研究从盐碱地植物根际土壤中筛选具有促生耐盐碱、产胞外多糖、解磷、解钾等能力的芽孢杆菌,并通过形态、生理生化、分子鉴定确定菌株种类,通过向日葵盐碱地种植试验,考察耐盐碱芽孢杆菌发酵液对植物生长状况和土壤理化性质的影响。本研究从7株促生芽孢杆菌中筛选出两株耐盐碱、产胞外多糖、解磷、解钾的菌株B25、B43,经鉴定为巨大芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌。在向日葵盐碱土壤种植试验中,增施土壤修复菌剂的处理比常规施肥株高、茎粗、盘粒重、结实率、产量分别增加1.53%、8.44%、7.23%、3.40%、12.37%;土壤pH降低0.4,有机质、全氮、有效磷、速效钾含量分别增加42.48%、15.04%、41.52%、31.13%,含盐量减少1.76%。巨大芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌具有较强的胞外多糖产生能力,在盐碱土壤中,促进向日葵生长和改良土壤的效果显著,可用于盐碱土壤改良菌剂的研制。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2577-2583.
    花生是我国重要的食油兼用作物,黄曲霉及其毒素分布广、危害大,可贯穿田间、储藏、加工、流通多环节,是威胁花生质量安全的主要风险因子之一。土壤黄曲霉菌和寄生曲霉菌是花生感染产毒的主要源头,系统研究花生田间黄曲霉菌和寄生曲霉菌的分布,对开展花生黄曲霉毒素污染预警和绿色防控意义重大。本文重点研究论述了花生田间黄曲霉菌和寄生曲霉菌分布的影响因素和种群生物地理分布特征等,提出了当前土壤黄曲霉菌和寄生曲霉菌分布研究中存在的问题和未来重点研究方向。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2563-2576.
    抗生素抗性基因——一类新型污染物,已对人类健康和环境安全构成威胁,如何有效应对日益严峻的耐药性危机已成为一项全球性挑战。有机肥源抗生素抗性基因是土壤抗生素抗性基因的主要来源,而土壤参与并主导不同环境单元中抗生素抗性基因演化的多元交互作用,因此,有必要厘清有机肥源抗生素抗性基因在土壤和其他环境介质中的命运、归趋与风险。本文综述了近年来有机肥源抗生素抗性基因在土壤中的分布特征、环境归趋、人体暴露风险以及风险管理方面的研究进展,并提出建议与展望,以期为有效减轻抗生素抗性基因在环境中的危害,遏制抗生素抗性基因的增殖与传播提供理论依据与决策参考。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 0-2556+2847.
    <正>“土壤是地球生命之本,是国家重要的自然资源”。当前,世界各国的宝贵土壤资源和土壤生物安全正面临着严峻挑战,土壤的生产功能、环境功能和生态服务功能持续下降,严重制约着全球农业可持续发展、粮食安全和人民的身体健康,保障土壤生物安全与土壤健康已成为世界共识。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2660-2671.
    为了鉴定ste20-like基因在黄曲霉生长、分生孢子形成、菌核形成中的作用以及其侵染性,并比较其与ste20基因功能的差异,以A.flavus NRRL3357为研究对象,对两个基因进行相似度比对和生物信息学分析,根据同源重组策略获得单基因缺失菌株Δste20、Δste20-like和双基因缺失菌株Δdouble(Δste20-like&ste20),并分析基因敲除对菌株生长、分生孢子形成、菌核形成、黄曲霉毒素B_1(AFB_1)生物合成和侵染功能的影响。应用pyrG的双向遗传筛选成功获得Δste20、Δste20-like和Δdouble;与野生型相比,单基因缺失和双基因缺失突变株的生长速率、分生孢子量、菌核数量以及侵染能力都显著降低,在毒素合成方面,Δste20、Δste20-like和Δdouble菌株分别降低约76%、93%和72%;突变株之间比较发现,ste20-like缺失对生长速率的影响大于ste20基因;突变株之间的分生孢子产生量无显著差异;Δste20无菌核产生而Δste20-like还有少量菌核产生;Δste20-like菌株产生的毒素显著低于Δste20和Δdouble菌株。ste20-like基因正调控黄曲霉生长、分生孢子生成、菌核形成、AFB_1生物合成,并影响黄曲霉分生孢子对粮油种子的侵染能力。与ste20基因功能相比,ste20-like基因在调控黄曲霉生长、毒素合成方面对菌株的影响方面较显著,而在菌核形成方面ste20的基因调控作用更显著。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2584-2592.
    生物炭固定化微生物技术具有高效、成本低和环境友好性的优点,在土壤修复中展现出巨大的应用潜力,成为目前的研究热点。本文在系统总结国内外生物炭固定化微生物技术修复污染土壤的最新研究进展基础上,重点分析了生物炭作为载体的适宜性,探讨了微生物筛选的重要性,对比分析了固定化方法(如吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等),探究了不同环境因素对生物炭固定化微生物技术修复污染土壤效果的影响,揭示了生物炭与微生物修复重金属和有机污染土壤过程中多种作用机制的协同效应,既包括生物炭作为固定化载体对微生物的保护及快速定殖作用,也包括生物炭对污染物的吸附作用,还包括微生物对污染物的降解作用。最后,对该技术在土壤污染修复中的应用提出了展望和建议。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2810-2816.
    为探讨不同生物制剂对南方根结线虫杀虫活性及其防治效果,采用实验室分离培养的10株芽孢杆菌和2种山杏壳木醋液对南方根结线虫进行杀虫活性筛选,并利用温室盆栽番茄实验和番茄田间试验对筛选出的制剂进行防治效果验证。室内生测验证实验表明,有4株芽孢杆菌发酵液和山杏壳木醋液对南方根结线虫有较好的毒杀作用。菌株XYG169发酵液对线虫校正死亡率为84.9%;菌株BMT295发酵液对线虫校正死亡率为100%;菌株BMT256发酵液对线虫校正死亡率为97.9%;菌株YLT74发酵液对线虫校正死亡率为80.7%。山杏壳木醋液稀释100、200、400、600倍和800倍溶液的线虫校正死亡率分别为100%、100%、92.8%、65.4%和42.5%。盆栽实验表明BMT295粉剂4 g+山杏壳木醋液300倍液处理防效最好,相对防效为74.00%。田间试验表明BMT295粉剂+山杏壳木醋液300倍液处理对南方根结线虫防治效果最好,其相对防效为64.54%,该结论与盆栽实验结论一致。综合室内生测实验、盆栽实验和田间试验结果,BMT295粉剂和山杏壳木醋液联合使用防治效果显著,可以作为生物杀线虫剂进一步在田间试验推广。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2824-2830.
    为明确导致北苍术根腐病的病原菌,本实验从承德市感病北苍术块茎中分离病原微生物,并对病原微生物致病性进行回接验证。研究分离获得的具有致病性的病原菌鉴定为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。从健康药用植物根际土壤中分离获得94株根际微生物,通过平板拮抗筛选获得2株生防菌,分别为菌株SFJ-27和菌株SFJ-41,平板对峙实验结果表明2株生防菌抑菌率均在50%以上。通过分子生物学和形态学鉴定2株菌分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。盆栽实验结果表明,菌株SFJ-27与菌株SFJ-41对北苍术根腐病具有明显的生防效果,防治效果分别为52.27%和68.19%。研究表明,尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)可以导致北苍术根腐病的发生,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)对北苍术根腐病具有防治作用。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(11): 2515-2524.
    为研究一次性施入玉米秸秆生物炭对棕壤团聚体的空间分布和有机碳含量的影响,于2013年在辽宁沈阳棕壤区建立长期定位试验,试验共设置4个处理,分别为C0(不施炭),C1(一次性施入玉米秸秆生物炭15.75 t·hm~(-2)),C2(一次性施入玉米秸秆生物炭31.50 t·hm~(-2)),C3(一次性施入玉米秸秆生物炭47.25 t·hm~(-2)),分析土壤团聚体的空间分布及有机碳含量变化情况。结果表明:与C0相比,生物炭显著提高了耕层(0~20 cm)土壤有机碳含量,随着生物炭施用量的增加,C1、C2和C3处理耕层有机碳含量分别提高了6.81%、11.06%和41.62%。耕层土壤团聚体稳定性随着生物炭施用量的增加,呈现出先增加后降低的趋势,但C3处理仍然显著高于C0处理。20~40 cm土层的土壤有机碳含量随生物炭施用的增加而显著提高,与C0相比较,C1、C2和C3处理分别提高了92.36%、111.63%和123.25%,该土层微团聚体含量随着生物炭施用量的增加而显著降低,C3处理的粉黏粒含量也显著降低,大团聚体含量随着生物炭施用量的增加而显著提高。C3处理平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均显著高于其他处理。40~60 cm土层中仅C3处理显著提高了土壤有机碳含量,与C0相比较,其提高幅度为4.67%,C3处理也相应地提高了大团聚体含量和GMD。研究表明,一次性施用生物炭不仅提高了耕层土壤有机碳含量、大团聚体含量和团聚体稳定性,也会相应地提高耕层以下土层有机碳含量和团聚体稳定性。对土壤耕层而言,生物炭作为土壤改良剂有其最适宜施用量,在本研究中,最适宜的施用量为31.50 t·hm~(-2)(C2处理)。生物炭对耕层以下土壤有机碳含量和团聚体稳定性的提高受生物炭施用量的影响,生物炭施用量越高,其对耕层以下土层的影响越大。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(11): 2539-2551.
    为有效减少平原河网双季稻种植区农田氮素(N)损失并提高N肥利用率,采用聚氨酯包膜尿素与普通尿素掺混一次性施肥技术,探究控释掺混肥对早稻季氨挥发损失及N肥利用率的影响。连续两年(2018—2019年)在湖南益阳开展田间试验,设置不施N肥(CK)、常规施肥(CF)、聚氨酯包膜尿素(PuCU)、聚氨酯包膜尿素与普通尿素以6∶4比例配比(0.6PuCU+0.4CF)共4个处理,采用半密闭通气法监测水稻生育期间氨挥发特征。结果表明:CF和0.6PuCU+0.4CF处理稻田氨挥发主要发生在移栽后10 d内,峰值出现于第2~3天和第10天;而PuCU处理整个早稻生长季氨挥发通量缓慢,略高于CK处理。早稻全生育期CF处理氨挥发损失量(率)最高,达39.48 kg·hm~(-2)(22.22%),N肥吸收利用率(NRE)和N肥农学利用率(NAE)分别为29.19%和13.82 kg·kg~(-1);PuCU和0.6PuCU+0.4CF处理氨挥发损失量(率)分别为12.01 kg·hm~(-2)(3.91%)和20.70 kg·hm~(-2)(9.70%),NRE分别为60.22%和71.36%,NAE分别为18.99 kg·kg~(-1)和20.34 kg·kg~(-1)。其中,0.6PuCU+0.4CF和PuCU处理早稻季总计氨挥发损失量较CF处理分别降低47.57%和69.56%,而NRE分别提高163.08%和116.29%,NAE分别提高69.85%和55.97%。Elovich方程能较好地拟合稻田氨挥发累积量随时间的变化趋势,各处理相关系数均达到极显著水平。相关分析表明,早稻季氨挥发通量与田面水NH_4~+-N浓度及pH呈显著正相关。研究表明,聚氨酯包膜尿素一次性基施能有效避免施肥后NH_4~+-N的急剧升高,减少稻田氨挥发损失,并提高早稻N肥利用率,而将其与尿素按比例进行互配能进一步促进N素吸收,提高N素利用效率,但氨挥发减排效果较单施聚氨酯包膜尿素低。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2170-2180.
    为探究电动-原位化学氧化(EK-ISCO)中不同电压对土壤中氧化剂、活化剂迁移和污染物去除的影响,以多环芳烃(PAHs)污染土壤为研究对象,通过电动土柱试验(阳极投加氧化剂过硫酸钠,阴极投加活化剂柠檬酸亚铁),研究了4种电压(5、10、20 V和40~30 V)对土壤中氧化剂、活化剂的迁移机制及对污染物去除的影响。结果表明:电流随着电压的升高而升高,最高电流出现在40~30 V电压处理;电渗量与电压关系较为复杂,10 V电压处理获得了最高的电渗流(981 mL),其次是40~30 V和20 V处理,5 V处理电渗流最低;10 V电压处理的高电渗流有利于过硫酸盐从阳极向土柱中迁移,而较高的电压(20 V和40~30 V)一方面减弱了电渗流,减少了过硫酸盐向土柱中迁移,另一方面高电流加快了阴极液和阴极附近土壤溶液的碱化,降低了柠檬酸亚铁的活性,不利于柠檬酸亚铁从阴极向土柱迁移并与过硫酸盐反应。从PAHs去除率来看,10 V处理总去除率可达37.0%,高于其他处理的21.3%~28.4%,且能耗相对较低(268.6 kWh·t~(-1))。研究表明,10 V电压处理有利于氧化剂和活化剂在土柱中的迁移和反应,可获得最高的PAHs去除率和相对较低的电能消耗,是适宜的电压条件。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2190-2199.
    为科学划分受污染耕地的环境质量类别、精准判别污染土壤的食物链风险,基于土壤-农作物野外协同采样结果开展受污染土壤重金属的安全阈值研究,选择受地质高背景与人类活动叠加影响、耕地土壤超筛选值比例较大的滇东地区为研究区,以谷物类农产品-土壤协同采样数据为基础,同时考虑土壤理化性质,通过分析样品中铅(Pb)的生物富集因子并利用物种敏感度分布法(SSD法)和建立回归模型推导不同pH范围下的耕地安全阈值。结果表明:在pH≤6.5、6.57.5范围下,SSD法推导的全量安全阈值分别为84.4、126.3 mg·kg~(-1)和187.4 mg·kg~(-1),推导的有效态阈值分别为20.7、52.1 mg·kg~(-1)和104.5 mg·kg~(-1);建立回归模型推导的不同pH范围(pH≤5.5、5.57.5)下的有效态含量阈值分别为20.2、42.5、56.3 mg·kg~(-1)和94.1 mg·kg~(-1)。通过对研究区域内协同采样数据的验证和比对发现,回归模型预测Pb有效态含量阈值正确率最高(88.1%),建议将该预测值作为滇东区域农用地土壤环境质量类别动态调整的依据更为科学。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2287-2297.
    为减控畜禽养殖场硫化氢恶臭气体排放,以菌株S~(2-)氧化性能及其在粪污中的硫化氢减排效果双重指标为标准筛选高效硫氧化菌,并研究其生物氧化特征及相关影响因素。结果表明:从奶牛场污水贮存池中分离得到一株高效异养硫氧化菌,该菌株S~(2-)氧化能力较强,对奶牛场污水中硫化氢的减控率可达47.1%。经鉴定该菌株属于盐单胞菌属(Halomonas),命名为Halomonas sp. AEB2。以单因素试验为基础,采用Box–Behnken响应面法优化了菌株的S~(2-)氧化环境参数,结果显示各参数影响作用大小为温度>pH>转速,最佳环境参数为温度32.5℃、转速210 r·min~(-1)、初始pH 8.2。菌株AEB2在S~(2-)负荷为100、200、500、1 000 mg·L~(-1)时的去除率均可达到99%以上,OPED及PFOPD模型拟合结果表明,菌株AEB2在各负荷条件下的氧化速率常数分别为1.36、0.83、0.38、0.19 h~(-1)。研究表明,菌株AEB2具有较高的S~(2-)氧化能力,可作为硫化氢恶臭去除工程应用菌株。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2298-2306.
    为探究外源添加不同形态氮素对黑曲霉降解小麦秸秆的影响,采用室内摇瓶培养法研究不同形态氮素对小麦秸秆降解过程中残留质量、微生物生物量和胞外酶活性变化的影响。设置小麦秸秆(W)、小麦秸秆+黑曲霉(WA)、小麦秸秆+黑曲霉+硫酸铵(WAA)、小麦秸秆+黑曲霉+尿素(WAU)、小麦秸秆+黑曲霉+硝酸钾(WAP)五个处理。结果表明,培养至30 d时,小麦秸秆降解率呈现WAP(21.87%)>WAU(21.08%)>WAA(17.29%)>WA(14.23%)>W(7.86%)的规律,而降解速率常数则表现为K_(WAU)(0.222)>K_(WAP)(0.184)>K_(WAA)(0.126)>K_(WA)(0.072)>K_W(0.059)的规律。添加不同形态氮素处理的微生物生物量增加了36.63%~65.16%,β-葡萄糖苷酶活性提高了10.42%~38.89%,酸性木聚糖酶活性提高了13.28%~58.75%,锰过氧化物酶活性提高了2.80%~26.60%,漆酶活性提高了22.86%~44.57%,其中酰胺态氮和硝态氮的效果最佳。结构方程模型结果表明,添加氮素通过影响微生物生物量(SPC=0.45)提高秸秆降解酶活性,进而促进小麦秸秆降解。综上,黑曲霉能促进小麦秸秆降解(P<0.05),而外源添加不同形态氮素能显著加快黑曲霉对小麦秸秆的降解,以酰胺态氮和硝态氮的效果较好。从投入成本和实际应用角度考虑,尿素是促进黑曲霉降解小麦秸秆的理想氮源。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 2055-2063.
    为了解水产养殖环境及非药品类渔药投入品中的农兽药的污染特征和生态风险,本研究采用超高压液相色谱-静电场轨道离子阱质谱分析方法对上海地区27家主要水产养殖场中养殖水体、底泥以及正使用的非药品类渔药投入品进行农兽药残留分析,运用风险商值(RQ)法对筛查结果进行生态风险评估。结果表明:27家养殖场的180个样品(水体27个、底泥43个、投入品110个)中共筛查出13种药物,包括兽药9种(金刚烷胺、地西泮、恩诺沙星、氟苯尼考、加替沙星、甲氧苄啶,阿维菌素B1a、红霉素、培氟沙星)和农药4种(多菌灵、扑草净、西草净、乙氧喹啉)。水体中筛出9种70个药物,底泥中筛出6种93个药物,投入品中筛出7种37个药物,其中多菌灵、恩诺沙星、甲氧苄啶药物在3类样品中均存在。水体、底泥、非药品类渔药投入品中筛出药物的浓度范围分别为6.00×10~(-3)~1.88、1.47~292、9.68~1.39×10~5μg·kg~(-1)。风险商值评价结果显示,水产养殖场水体与底泥样品中农兽药均存在一定程度的中高风险,其中水体中扑草净生态风险最高,RQ值为3.14,底泥中红霉素生态风险最高,RQ值为2.22,两种药物RQ值均大于1,表现为高风险。建议加强对农兽药,尤其是非药品类渔药投入品等产品全链条的监管与控制,以保护水产养殖生态系统的健康。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 2073-2081.
    通过观测不同生物刺激剂对空心菜产量及对菜地氮环境排放的影响,初步筛选出有利于空心菜种植氮利用增效与环境减排的生物刺激剂种类。开展设施菜地土壤土柱模拟试验,两季种植空心菜,设置8个处理:不施氮(CK),常规施氮(N)和常规施氮分别添加黄腐酸类物质(N+HA)、海藻提取物(N+AE)、壳聚糖(N+CT)、鱼蛋白(N+FPH)、大豆蛋白水解物(N+PPH)、微生物菌剂(N+FC)处理。观测不同生物刺激剂对空心菜产量、氮肥利用率、土壤NH_3挥发和N_2O排放的影响。两季种植结果表明:与N处理相比,添加不同生物刺激剂均可促进空心菜地上部氮吸收并提高产量,增产效果从高到低依次为N+HA、N+AE、N+CT、N+FC、N+FPH、N+PPH,其中,N+HA、N+AE和N+CT两季平均增幅分别达29.2%、26.5%和15.0%,氮表观利用率从13.7%分别提高到22.2%、21.1%和19.2%;NH3挥发损失平均削减率从大到小依次为N+AE、N+HA、N+CT、N+FPH、N+PPH,其中,N+HA、N+AE和N+CT两季平均分别降低16.1%、24.2%和9.6%。与N处理相比,6种生物刺激剂处理均增加了土壤N_2O排放,增幅为8.4%~29.8%。研究表明,氮肥配施HA、AE和CT这3种生物刺激剂可以显著提高空心菜产量和氮肥利用率,并显著减少NH3挥发排放,此外,不同种类生物刺激剂的施用均存在N_2O排放增加的风险。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 2064-2072.
    为系统研究不同炭化温度条件下猪粪水热炭化规律,本研究以猪粪和发酵猪粪为供试材料,采用水热炭化工艺在系列温度条件下(180、240℃和300℃)制备生物炭,对其元素含量、热稳定性、孔隙结构、表面官能团等理化性质进行表征,并对水热炭化残液进行成分分析。结果表明,猪粪生物炭和发酵猪粪生物炭均具有发达的孔隙结构、丰富的表面官能团等优良特性,其H/C原子比和热失重率均随炭化温度升高而减小,表明热化学稳定性随炭化温度升高而增强。水热炭化残液的成分主要包括有机酸、醇、酯、醛、吡嗪、苯酚等物质,较高炭化温度条件下残液中化合物种类更丰富。与猪粪相比,发酵猪粪水热炭化残液的成分仍然以酚、烯、酮类物质为主,但呋喃、吡啶、吡嗪类毒性化合物消失。研究表明,发酵猪粪在300℃条件下水热炭化的残液用作液态肥料的安全性更高,在资源化利用方面更具优势。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 2004-2010.
    为促进红壤磷肥高效利用,实现磷肥减施增效,通过连续3 a田间定位试验,在低磷红壤和4个施磷(P_2O_5)水平(0、60、90、120 kg·hm~(-2),分别记为P0、P60、P90、P120)下,研究施磷量对玉米产量、磷肥利用效率的影响,以及磷肥农学阈值对不同施磷水平的响应。结果表明:在低磷红壤上,施用磷肥显著增加了玉米产量,提高了玉米产量可持续指数,且玉米产量随施磷量增加而增加,在P120处理下产量最高,平均比P0处理显著增加210.48%,但与P90处理差异不显著。玉米当季磷肥偏生产力、磷肥表观利用率均呈现随磷肥施用量增加而减少的趋势,其中以P60处理效果最佳。施磷显著增加土壤有效磷含量,其中以P120处理有效磷含量最高,平均比P0处理显著增加313.44%。土壤磷平衡时的磷肥施用量为19.89~23.00 kg·hm~(-2)。低磷红壤玉米磷肥农学阈值为97.04 kg·hm~(-2)。研究表明,在西南低磷酸性红壤中,合理施用磷肥可提高玉米产量和玉米当季磷肥农学利用率,在本试验磷的基础养分条件下,按P90处理施磷,可实现玉米减肥增效、促进农业绿色发展的目标。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 1887-1896.
    为探究青菜对不同类型土壤中不同种类抗生素的吸收和累积特性,通过盆栽实验,观察了三类土壤(黄褐土、砂姜黑土、红壤)中磺胺二甲嘧啶(SM_2)、磺胺甲噁唑(SMZ)、四环素(TC)、土霉素(OTC)4种典型抗生素在青菜中的累积规律。结果表明:青菜累积三类土壤中4种抗生素的含量均在第10天达到最高后逐渐下降;青菜中抗生素的含量随着土壤中抗生素初始含量(0.1~25.0 mg·kg~(-1))的增大而增大,抗生素初始含量为25.0 mg·kg~(-1)时,青菜中累积的抗生素含量显著高于其他低浓度处理组(P<0.05);土壤中抗生素初始含量为25.0 mg·kg~(-1)时,青菜从不同类型土壤中吸收同种抗生素的含量差异较大,排序为红壤(SM2 14 993.6μg·kg~(-1)、SMZ 12 199.2μg·kg~(-1)、TC 646.1μg·kg~(-1)、OTC 967.6μg·kg~(-1))>黄褐土(SM2 12 598.1μg·kg~(-1)、SMZ 11 678.5μg·kg~(-1)、TC463.5μg·kg~(-1)、OTC 663.8μg·kg~(-1))>砂姜黑土(SM2 9 510.4μg·kg~(-1)、SMZ 3 666.9μg·kg~(-1)、TC 58.8μg·kg~(-1)、OTC 90.5μg·kg~(-1)),土壤pH和有机质含量是影响青菜从土壤中累积抗生素的重要因素;在同类土壤中,青菜对不同抗生素的累积顺序为SM2>SMZ>OTC>TC,导致青菜对不同抗生素累积差异的原因,除了土壤对四环素类抗生素(TCs)的吸附能力强于磺胺类抗生素(SAs)外,还与不同抗生素的理化性质(分子结构、形态)有关。青菜能吸收土壤中的抗生素,在移栽后第10天青菜中抗生素的含量最高,青菜易从酸性土壤(红壤)中吸收抗生素,中性土壤(黄褐土)次之,碱性土壤(砂姜黑土)最低,且青菜对SAs的累积能力强于TCs,土壤中抗生素的初始含量越高,青菜中抗生素的含量也越高。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(08): 1660-1670.
    为探讨砷(As)污染对小麦苗期生长的影响,并提出减缓As毒害的农艺措施,以两个品种小麦作为供试材料,通过水培试验研究小麦苗期根系、茎叶对As(Ⅲ)吸收、累积的差异,以及As(Ⅲ)对小麦的毒性效应,采用盆栽试验研究硅(Si)肥、磷(P)肥施加对小麦根系、茎叶生物量及As含量的影响。结果表明:晋麦1号和晋麦2号根系生物量的As(Ⅲ)半数抑制浓度分别为1.2μmol·L~(-1)和2.2μmol·L~(-1),晋麦1号受As(Ⅲ)毒害引起的生理氧化胁迫显著,而晋麦2号根系受As(Ⅲ)毒害症状较弱;相较于晋麦1号,晋麦2号根系会吸收更多的As并向地上部分转运,对人体健康具有潜在危害。此外,Si、P肥的添加不仅有效增加了小麦根系、茎叶的生物量,而且显著降低了根系、茎叶中As的含量,200 mg·kg-1Si肥添加后,根系、茎叶中As含量分别降低了77.4%和60.5%,100 mg·kg-1P肥添加后,根系、茎叶中As含量分别降低了67.6%和49.2%。研究表明,两种小麦吸收、转运和累积As的能力不同,受As毒害产生的氧化胁迫也不同,小麦品种间As耐性存在差异;施加Si、P肥有利于降低小麦各组织部位As的含量。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(08): 1768-1777.
    为优化管理小麦-玉米轮作体系秸秆还田条件下的土壤磷素,本研究依托皖北砂姜黑土区秸秆还田定位试验,设置不施肥(CK)、常规施肥(F)、常规施肥+小麦秸秆单季还田(FWS)、常规施肥+玉米秸秆单季还田(FMS)、常规施肥+小麦玉米秸秆双季还田(FWMS)5个处理,采用蒋柏藩-顾益初法及Bowman-Cole法分别测定了砂姜黑土无机磷和有机磷组分含量,运用相关分析和通径分析探究了土壤不同磷组分与有效磷之间的关系。结果表明:小麦玉米秸秆还田显著提高了砂姜黑土全磷和有效磷含量及土壤磷活化系数。秸秆还田可显著提高砂姜黑土无机磷组分中磷酸二钙(Ca_2-P)、磷酸铝(Al-P)及磷酸铁(Fe-P)的含量,与F处理相比,FWS、FMS和FWMS的土壤Ca_2-P含量分别增加32.3%、28.4%和43.8%,Al-P含量分别增加15.3%、10.7%和13.4%。土壤有机磷组分中活性有机磷(LOP)、中活性有机磷(MLOP)和中稳性有机磷(MROP)含量在秸秆还田条件下均明显增加。秸秆还田下砂姜黑土闭蓄态磷(O-P)含量无显著变化,FMS和FWMS处理的磷酸八钙(Ca8-P)含量显著增加,磷灰石(Ca10-P)和高稳性有机磷(HROP)含量下降。秸秆还田可显著增加砂姜黑土中Ca_2-P所占比例,降低O-P、Ca10-P和HROP的占比。砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca_2-P及MLOP与有效磷呈极显著正相关关系,其中Al-P、Ca_2-P和MLOP对有效磷的正向直接影响较大。研究表明,小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季还田均可促进砂姜黑土中无效态磷向有效态磷和缓效态磷转化,从而提升土壤磷素有效性,秸秆单季和双季还田处理在砂姜黑土磷素活化效果方面无显著差异。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(07): 1424-1432+1619.
    为支撑区域尺度重金属镉(Cd)污染农田的分区管理决策,以湖南省某典型粮食大县为案例,通过区域网格采集土壤和水稻样品,分析县域Cd污染空间分布特征,结合单因子评价、地累积指数法和人体健康风险法,评估该县Cd污染风险。结果表明:不同评价方法对Cd污染风险区划分差异较大。单因子指数法显示该县仅有5.9%的区域存在污染风险,地累积指数法显示该县29.2%的区域存在污染风险,主要分布于中东部。而健康风险评估法显示全县分别有90.0%和82.7%的区域对儿童和成人存在Cd污染风险,风险面积最大,主要位于该县中东部和南部区域。情景分析显示,土壤酸化改良是降低酸性中轻度Cd污染农田风险的有效措施,酸化改良可减少22.0%~37.8%的风险区域。研究表明,在南方酸性土壤地区,应强化以人体健康为导向的区域Cd污染风险管理方案,并结合酸化农田改良降低中轻度Cd污染地区的污染风险,促进Cd污染农田安全利用。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(07): 1400-1407.
    为探讨地膜源微塑料和镉(Cd)复合污染对作物生理特性及吸收Cd的影响,以聚乙烯微塑料(PE)和Cd为试验材料,采用液配试验探究PE(50 mg·L~(-1)和200 mg·L~(-1))和Cd(25μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1))单一及复合污染条件下花生幼苗丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性、根系活力及Cd含量的变化。结果表明,PE单一处理时,50 mg·L~(-1)PE显著提高了花生生物量,而200 mg·L~(-1)PE显著提高了花生体内MDA含量,并抑制了花生根系活力,降低了花生生物量。PE和Cd共存时,与不添加PE相比,两种浓度(50mg·L~(-1)和200 mg·L~(-1))PE均显著诱导了花生体内MDA的产生,且不同程度提高了花生抗氧化酶活性,抑制了根系活力、显著降低了花生生物量和促进了花生对Cd的吸收,尤其是Cd浓度为100 mg·L~(-1)时,50 mg·L~(-1)和200 mg·L~(-1)PE使得花生根系Cd吸收提高幅度分别为60.9%和78.8%。双因素分析显示,PE和Cd交互对花生幼苗生理特征和Cd吸收有显著影响,说明PE和Cd复合污染对作物的毒性产生协同作用。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(07): 1610-1618.
    为了研究四季变化过程中冰川梯度因子对其表面土壤呼吸强度的影响,利用七一冰川观测站2020年9月至2021年6月的实时观测数据,整理分析了观测站地面高度分别为5、10、15、20 m和25 m处观测点的光合有效辐射、空气温度、土壤CO_2浓度等因子在3、6、9、12月份的数据,以土壤CO_2浓度、土壤水汽浓度表征土壤呼吸强度,获得了冰川表面土壤呼吸强度变化规律及其影响因素。结果表明:冬季土壤CO_2浓度稳定在441.3μmol·mol~(-1),在四季中处于较高水平,而土壤水汽浓度稳定在0.479 mmol·mol~(-1),在四季中处于较低水平。夏季土壤呼吸强度与各梯度空气温度呈正相关关系,与各梯度光合有效辐射值在正午时间段呈正相关关系,在早晚时间段呈负相关关系。春秋两季土壤呼吸强度与各梯度空气温度呈正相关关系,春季土壤呼吸强度与各梯度光合有效辐射值的关系因时间段不同而不同。此外春秋两季由于存在逆温现象,以及融雪、太阳辐射等原因,其平均空气温度最高在观测点10 m处,最低在25 m处。研究所得的各梯度因子四季变化情况与土壤呼吸强度的相关性,显示出祁连山冰川与表面土壤呼吸之间具有一定的科学性关联。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(06): 1296-1306.
    为了解滴灌条件下毒死蜱在土壤中的迁移转化规律,采用土柱模拟试验,研究了滴灌条件下种植作物、代森锌消毒和不同土壤含水率对毒死蜱的分布及土壤酶活性和土壤微生物生物量碳的影响。结果表明:施用于表层的毒死蜱在施用初期主要残留在10 cm以上土层,随着时间的增加,而发生降解并向下迁移。土壤中3,5,6-三氯-2-吡啶酚(TCP,毒死蜱的主要代谢产物)含量在0.1~1.5 mg·kg~(-1)之间,施药30 d后,40 cm土层中毒死蜱和TCP均有检出。不同处理下,毒死蜱含量在10 cm以上土层存在较大差异,TCP含量在20 cm以上土层存在一定差异。消毒抑制毒死蜱的降解,作物根系促进土壤微生物繁殖,有利于毒死蜱的降解。土壤含水率对10 cm土层毒死蜱含量有较大影响,在未消毒和种植作物处理中,最强的毒死蜱降解分别发生在土壤含水率为80%和70%处理中。毒死蜱和TCP对微生物以抑制作用为主,不同处理的抑制程度不同。毒死蜱在低浓度时对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用,高浓度时存在抑制作用,作物的存在减弱了毒死蜱对两种酶活性的影响。毒死蜱的降解与土壤碱性磷酸酶活性有关,种植作物改变了毒死蜱和土壤碱性磷酸酶的分布。代森锌消毒对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用,对碱性磷酸酶活性有一定抑制作用。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(05): 1058-1066.
    为找到经济有效且环保的自由基激发剂,以激发过硫酸盐(PS)氧化降解有机污染物,本研究制备了纳米Fe_3O_4/生物炭(BC)复合材料,并对其进行表征,检验其激发PS氧化降解水中盐酸四环素(TCH)的效果。结果发现,质量比为1∶4、1∶2和1∶1的纳米Fe_3O_4/BC复合材料均能有效激发PS氧化降解TCH,降解4 h后,TCH浓度分别减少了80.1%、82.5%和86.5%,而单一纳米Fe_3O_4和单一BC处理的TCH浓度仅减少了67.7%和61.8%。阴离子HCO_3~-和H_2PO_4~-显著抑制TCH降解,且HCO_3~-比H_2PO_4~-的抑制作用更强,而Cl~-和NO_3~-促进TCH降解。淬灭试验及电子自旋顺磁共振(EPR)检测表明,该降解过程中单线态氧(~1O_2)是主要活性物质,其次是羟基自由基(·OH)。当重复使用第3次时,质量比为1∶4、1∶2和1∶1的纳米Fe_3O_4/BC复合材料对TCH的去除率仍达70%以上。因此,纳米Fe_3O_4/BC复合材料是一种很有应用潜力的PS激发剂,可实现TCH的快速氧化降解。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(05): 943-949.
    为探究铜(Cu)在“淡水贝类观察”研究体系指示生物——背角无齿蚌(Anodonta woodiana)中的积累特征,本研究基于对重金属毒性更为敏感的幼蚌,根据Cu对幼蚌96 h-EC_(50)和我国《渔业水质标准》(GB 11607—1989)中Cu限量设定5个浓度(2.0、1.0、0.1、0.01、0.005 mg·L~(-1)),进行了24、48、72、96 h暴露及组织(鳃、外套膜、斧足、消化腺、其余组织及整个软组织)Cu含量的ICP-MS测定。结果显示:暴露组各组织中Cu含量均显著高于对照组(P<0.05);鳃对Cu积累反应最为灵敏,在暴露24 h时Cu含量就显著增加(P<0.05),且显著高于斧足和消化腺中Cu含量(P<0.05);外套膜在暴露72 h后Cu积累量最高,含量(干质量)可达到669.2μg·g~(-1);整个软组织中的Cu含量随暴露浓度的升高和暴露时间的延长呈增加趋势。研究结果显示,背角无齿蚌幼蚌的鳃和外套膜是水体Cu积累的潜在靶组织。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(05): 933-942.
    为探讨茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)对镉胁迫下小麦幼苗生长发育和镉积累的作用及可能机制,本试验采用叶面喷施激素的水培方法,分析1μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1) MeJA对镉胁迫下小麦幼苗生长、根系形态、光合特性及镉吸收分配的影响。结果表明,相较于清水对照,1μmol·L~(-1)MeJA可以显著提高小麦幼苗生物量15%~30%,降低小麦整株镉含量14%~43%。MeJA可提高小麦幼苗的根长、根表面积和根体积,以及净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但降低胞间CO_2浓度。除此以外,1μmol·L~(-1)MeJA可以显著降低根系离子态镉、有机酸-镉所占比例,提高果胶/蛋白质吸附镉和不溶性草酸镉所占比例。由此可见,叶面喷施MeJA可以降低小麦幼苗根系镉吸收能力,提高干物质积累,降低幼苗镉含量,促进活性态镉向惰性镉的转化,缓解镉毒害。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(04): 726-734.
    为研究芸苔素内酯对糜子苯唑·二甲钠药害的缓解效果,于2020年6—10月在陕西省榆林市以“榆糜2号”糜子品种为材料进行大田试验,在糜子幼苗长至3~4叶期时,喷施0.6 kg·hm-2苯唑·二甲钠防除杂草,药后3 d分别叶面喷施0.06、0.08、0.10 mg·L~(-1)的芸苔素内酯,调查除草剂药害和杂草防效,研究糜子功能叶片叶绿素含量、抗氧化酶活性及产量变化。结果表明:叶面喷施0.06、0.08、0.10 mg·L~(-1)芸苔素内酯后除草剂药害指数显著下降,分别较单施除草剂降低了11.34、13.26、12.75个百分点,杂草防效略有降低,但与单施除草剂差异不显著;在苯唑·二甲钠胁迫下,糜子的株高,茎粗,穗长,主穗质量,产量,功能叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性和叶绿素、还原型谷胱甘肽(GSH)含量均降低,丙二醛(MDA)含量显著升高;药后3 d喷施不同浓度的芸苔素内酯均能缓解苯唑·二甲钠对糜子的药害,提高糜子产量及功能叶片的活性氧代谢酶活性、GST活性和叶绿素、GSH含量,并显著降低MDA含量。研究表明,在0.6 kg·hm-2的苯唑·二甲钠胁迫下喷施0.06~0.10 mg·L~(-1)的芸苔素内酯可通过提高糜子叶片抗氧化酶活性维持细胞氧化还原的平衡和提高GST酶活性促进苯唑·二甲钠与GSH形成无毒性的轭合物来缓解苯唑·二甲钠对糜子产生的药害,从而促进糜子正常生长,提高糜子产量,其中浓度为0.08 mg·L~(-1)的芸苔素内酯在缓解除草剂药害、促进糜子增产方面效果较好。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(04): 700-706.
    钼是植物、动物和微生物必需的微量元素之一,同时也是一种重金属元素。以往对钼的研究主要关注钼缺乏对农作物产量与品质的影响及危害,对钼污染导致的生态风险及应对策略研究较少。本文在分析我国土壤钼污染现状及其生态风险的基础上,综述了钼污染对植物生长发育的影响、钼对植物的毒害阈值及其影响因子,以及植物对钼污染的耐性机制,并展望了未来土壤-植物系统钼污染的研究方向,以期为土壤钼污染的风险管控及修复提供参考。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 526-536+693.
    为明确川中丘陵区长期不同秸秆还田方式对石灰性紫色土耕层土壤孔隙及有机碳的影响,利用田间原位监测和计算机断层扫描技术,测定夏玉米-冬小麦轮作、秸秆不还田(RMW0),夏玉米-冬小麦轮作、秸秆50%粉碎还田(RMWshred)和夏玉米-冬小麦轮作、秸秆50%焚烧还田(RMWburn)处理耕层土壤有机碳浓度、储量及孔隙特征参数。结果表明:RMWshred和RMWburn均能显著增加耕层土壤总孔隙度、降低土壤容重,RMWburn耕层土壤大孔隙度是RMWshred的2.7倍。RMWshred和RMWburn较RMW0能有效改善土壤大孔隙集中分布现象,使层间大孔隙分布更均匀,3个处理孔隙数量均以当量孔径100~500μm孔隙为主,RMWshred和RMWburn优化了耕层土壤不同当量孔径孔隙数量比和体积比,且以RMWshred更优。RMWburn有利于增加耕层土壤>1 000μm孔径的孔隙数量,RMWshred耕层土壤>1 000μm孔径的孔隙平均直径趋小。RMWshred和RMWburn平均喉道截面积、平均喉道截面形状因子、平均孔隙形状因子均较RMW0低,长期秸秆还田使耕层土壤孔隙向有利于保水保肥的方向转变,且RMWshred保水保肥能力较RMWburn更优。秸秆连续还田15 a后,只有RMWshred耕层土壤有机碳浓度增幅显著。综合比较两种还田方式在改善川中丘陵区石灰性紫色土耕层土壤孔隙特征和固碳效果的差异表明,长期秸秆粉碎还田较焚烧还田更有利于改善耕层土壤孔隙特征,更能有效积累耕层土壤有机碳,更有利于川中丘陵区农业绿色发展。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 547-558.
    建立科学、合理、实用的酸性农田土壤改良效果综合评价体系,为酸性农田改良效果评价工作提供依据。利用文献分析法筛选酸性农田土壤改良效果的评价指标,采用层次分析法确定指标权重,构建酸性农田土壤改良效果综合评价体系,并以云南省梁河县的酸性农田实验进行验证。本文以酸性土壤改良为关键词查阅文献,根据各指标出现频率筛选出土壤肥力、作物生长与安全和经济效益3个中间层指标,土壤有机质、土壤pH、交换性酸等24个最低层指标,确定了各指标权重系数,建立了酸性农田土壤改良效果的综合评价指标体系,利用逼近理想解排序(TOPSIS)加权法对大田实验改良效果进行排序为复合定性纤维素204(SQC204)>复合定性一纤维素201(SQC201)>复合定性铁铈纤维素(SQFC-00S)。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 631-638.
    生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系MC1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率。结果表明:复合菌系MC1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64%,其水解液中可溶性化学需氧量(sCOD)及挥发性有机酸(VFAs)浓度达到最高,分别为8.10 g·L~(-1)和2.92 g·L~(-1)。预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量(以挥发性固体计)最大,达到180.68mL·g~(-1),比未处理秸秆提高了60.56%。预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇(以挥发性固体计)和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg~(-1)和239.50 mL·g~(-1),比未处理秸秆分别提高了173.78%和138.74%,且总产能达到11 947.04 kJ·kg~(-1),是未处理秸秆总产能的2.45倍。高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21%~65.06%,表明微生物菌群MC1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 455-463.
    为揭示氧化物纳米颗粒(NPs)对离子型有机污染物在水生生物体内富集的影响,本研究考察了两种典型的氧化物NPs对鲤鱼富集β-阻断剂美托洛尔的影响以及美托洛尔在鱼体内各部位的分布,并通过批平衡实验进一步探讨了吸附解吸与生物富集的关系。结果表明:NPs共暴露时,在摄取阶段结束时美托洛尔生物浓缩因子(BCF)值增加了2.39倍(TiO_2 NPs)和3.49倍(SiO_2NPs)。净化阶段鱼体内的美托洛尔半衰期由20.09 d缩短到8.39 d(TiO_2 NPs)和6.13 d(SiO_2 NPs),净化结束时鱼体内的美托洛尔残余浓度则略有升高。NPs的共暴露未改变鲤鱼摄取美托洛尔的途径,但显著升高了鱼鳃和内脏中美托洛尔的浓度。相对于TiO_2 NPs,SiO_2 NPs对美托洛尔具有更强的、且不可逆的吸附,使用Freundlich模型拟合的lg KF值分别为2.21(TiO_2 NPs)和4.47(SiO_2 NPs)。研究表明NPs能够通过吸附载带促进鱼体对美托洛尔的富集,吸附态美托洛尔主要通过摄食和鳃的呼吸作用随NPs进入鱼体内,由NPs携带进入鱼体内的美托洛尔一部分发生解吸从而被鱼体利用,未发生解吸的部分随NPs的排出被排出体外。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 464-471.
    为探讨植物种植对土壤中全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)赋存形态影响及吸收特征,以根系发达的萝卜为代表性植物,通过盆栽试验,探究了不同浓度PFOA污染土壤中萝卜的生长、对PFOA的吸收利用及土壤中PFOA形态分布的变化。结果表明:萝卜的种植会显著改变土壤中PFOA的赋存形态,且存在浓度差异。与无种植组相比,种植萝卜显著提高了低浓度土壤中的PFOA有机结合态比例(12%)、降低了残渣态比例(10.5%);显著降低了高浓度土壤中PFOA的可脱附态比例(4.9%)。萝卜可从土壤中富集PFOA,且地上部(茎、叶)富集能力显著高于地下部。低浓度(0.2 mg·kg~(-1))PFOA暴露显著降低萝卜生物量,但高浓度(5 mg·kg~(-1))并未对生物量产生显著影响。研究表明,萝卜种植可以改变污染土壤中PFOA的形态分布,进而影响PFOA对人类健康及环境的潜在风险。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 441-454+436.
    我国土壤镉污染区与水稻种植区在空间分布上基本吻合,这严重威胁了粮食安全与人体健康,是亟需解决的土壤环境问题。伴矿景天是我国近年发现的镉超富集植物,是修复土壤镉污染的理想植物。本文以“伴矿景天”和“Sedum plumbizincicola”为关键词,从中国知网和Web of Science数据库共收集文献280篇,采用文献计量分析软件VOSviewer分析国内外研究现状,分别从伴矿景天对镉的吸收转运和富集机制、解毒机理、田间修复现状、修复效果强化措施和产后处理技术5个方面综述了现阶段的主要研究成果,并进一步阐述了伴矿景天田间修复推广应用面临的问题和挑战,提出未来研究应集中探索伴矿景天的修复效率提升和实际推广应用。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(02): 367-374.
    为研究土壤细菌群落对不同农艺措施的响应,揭示土壤细菌群落结构与土壤环境因子的相互关系,以紫泥田水稻土为研究对象,设置石灰、商品有机肥、土壤调理剂3个处理,对土壤细菌16S rRNA基因测序,分析不同处理对细菌群落组成和多样性的影响。结果表明:与对照相比,有机肥和调理剂处理提高了土壤细菌α多样性指数,而石灰处理降低了土壤细菌α多样性指数;石灰和有机肥处理的细菌α多样性显著高于调理剂处理。与对照相比,石灰、有机肥和调理剂处理酸杆菌门的相对丰度分别提高了64.77%、95.69%和67.52%,石灰处理变形菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度分别提高了10.40%和11.99%,而有机肥处理降低了9.17%和43.06%,调理剂处理降低了10.67%和31.07%。主成分分析结果表明,与对照相比,石灰和有机肥处理土壤细菌群落结构较为相似,但调理剂处理改变了土壤细菌群落结构。冗余分析结果表明,土壤pH和全钾是影响土壤细菌群落结构的主要因子,阳离子交换量、全磷、有效态镉、全氮、微生物量碳和土壤有机碳影响较小。研究表明,不同农艺调控措施改变了紫泥田水稻土细菌的群落结构组成和多样性。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(01): 162-170+221.
    为探讨巯基改性生物炭对甲基汞的吸附特征及机理,以牛粪、污泥、竹屑为原料制备热解生物炭,并利用3-巯丙基三甲氧基硅烷分别对其改性,采用元素分析、电镜扫描和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的生物炭进行表征,结合等温吸附实验和吸附动力学实验,对比研究不同原料改性生物炭对甲基汞的吸附性能并探讨其吸附机理。结果表明:通过O—Si基团的成功引入证明巯基改性成功,巯基改性后的生物炭对甲基汞的吸附能力增强,主要归因于含硫基团(—SH、C—S)与甲基汞离子有较强的络合能力。改性后,3种生物炭对甲基汞的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附方程。巯基改性生物炭对甲基汞的最大拟合吸附量达到526~1 450ng·g~(-1),显著高于未改性生物炭(331~533 ng·g~(-1)),改性组生物炭的吸附速率常数k_2(1.800~2.640)明显高于未改性组生物炭(0.014~0.156)。研究表明,巯基改性生物炭吸附甲基汞主要是通过其表面引入的—SH和C—S等官能团,与甲基汞形成—SHgCH_3和(CH_3Hg)_2S等络合物,从而有效去除水中甲基汞。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(01): 210-220.
    为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH_3挥发和N_2O排放的影响,在柴达木地区枸杞园开展研究,共设置9个处理:N_(667)、N_(534)、N_(400)、N_(267)、N_(133)、N_0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm~(-2),N_(400)I_(2.00)、N_(267)I_(1.33)、N_(133)I_(0.67)处理分别表示在N_(400)、N_(267)、N_(133)处理基础上配施2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin)2.00、1.33、0.67 kg·hm~(-2),采用通气法和静态暗箱法采集NH_3和NO_2,连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明:NH_3挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加,相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH_3挥发无显著影响。N_(667)处理2019年及2020年的NH_3挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm~(-2)·d~(-1)和0.57 kg·hm~(-2)·d~(-1),NH_3挥发累积量分别为34.49 kg·hm~(-2)和35.11 kg·hm~(-2),显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH_3挥发累积量均无显著差异;N_(400)I_(2.00)、N_(267)I_(1.33)、N_(133)I_(0.67)处理较农民习惯施氮(N_(667))处理显著降低了N_2O排放。2019年和2020年N_(667)处理的N_2O累积排放量较N_(400)处理分别增加了43.10%、16.11%,N_(400)I_(2.00)、N_(267)I_(1.33)、N_(133)I_(0.67)处理的N_2O累积排放量较N_(400)、N_(267)、N_(133)处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N_(400)I_(2.00)处理的产量较N_(667)处理显著提高了9.26%及6.67%,且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明,与农民习惯施氮量相比,减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH_3挥发和N_2O排放,同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm~(-2)且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm~(-2)为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。